Șine de ghidare rotunde VS șine de ghidare pătrate pentru routere CNC

Kit șine liniare CNC

Șinele de ghidare liniare (kit de șine liniare CNC) sunt disponibile în 2 tipuri, șine de ghidare rotunde și șine de ghidare pătrate. Șinele de ghidare rotunde au apărut pe primul loc, dar nu oferă precizia oferită de componentele șinelor de ghidare pătrate. Cu toate acestea, șina de ghidare rotundă este șina de ghidare preferată pentru mișcările verticale cu sarcini mari. Aplicația va dicta ce tip de șine de ghidare liniare trebuie utilizate. Criteriile de alegere a unuia față de celălalt nu diferă de alegerea oricărui altul Router CNC componentă, specificați designul, definiți obiectivele sistemului și lucrați din succesele și greșelile trecute. Dar oricine nu are experiență poate face greșeli simple. Cel mai bun loc pentru a începe este învățarea calităților fundamentale ale fiecărui tip și adoptarea celor mai relevante pentru aplicație.

Tehnologia șinelor de ghidare rotunde a fost perfecționată aproape de perfecțiune în ultimii 60 de ani, iar șinele de ghidare pătrate au fost în jur de 35 respectabile. Cele mai multe dintre problemele inerente de proiectare au fost rezolvate de mult timp, iar materialele s-au îmbunătățit dramatic. Cele mai multe probleme apar din utilizarea greșită și aplicarea greșită. Iar principalele motive pentru aplicarea greșită provin adesea dintr-o părtinire sau o prejudecată personală, o calcul greșit sau o judecată estetică. Adică, o șină de profil liniar relativ mică s-ar putea adapta foarte bine la sarcină, viteza și orice altă cerință. Dar atunci când este montat pe routerul CNC, un ochi cu discernământ ar putea concluziona că pare slab și cu siguranță subdimensionat.

Un tip de ghidaj liniar cu bucșă cu bile nu este neapărat mai ușor de utilizat decât altul. Alegerea depinde în întregime de aplicația specifică. În general, o anumită componentă cu șină pătrată ar putea costa mai mult decât cea rotundă, dar ar trebui abordate alte cerințe, inclusiv costul sistemului. Cel puțin, aceste articole includ cheltuielile pentru pregătirea patului routerului CNC sau a altei suprafețe de montare pentru a găzdui sistemul de șine, precizia de poziționare necesară și spațiul disponibil pentru subsistemul cu șine liniare.

Dar înainte de a folosi creionul pe hârtie sau mouse-ul pe pad, alegeți fie o șină pătrată, fie rotundă. Când aplicația pare că ar putea merge în orice direcție, executați calcule preliminare pe cele mai critice calități și trebuie să vă asigurați că nimic nu este trecut cu vederea.

Sine de ghidare rotunde

Înainte de apariția șinelor de ghidare pătrate, șinele de ghidare rotunde erau de așteptat să satisfacă orice situație liniară de control al mișcării. Și timp de mulți ani, s-au descurcat admirabil. Dar, deoarece utilizatorii de instrumente de routere CNC au cerut toleranțe mai strânse pentru anumite lucrări, producătorii de routere CNC au favorizat metoda clasică de frezare și răzuire. Șinele de ghidare rotunde au fost folosite pentru echipamentele periferice atunci când nu puteau îndeplini cerințele de toleranță.

Acest lucru nu a făcut ca șinele de ghidare rotunde să fie mai puțin valoroase sau învechite. Beneficiile lor continuă să depășească dezavantajele lor. Șinele de ghidare rotunde sunt în general mai puțin costisitoare decât șinele de ghidare pătrate, dar acesta nu ar trebui să fie criteriul principal pentru orice aplicație. O șină pătrată poate eșua de fapt, în timp ce o șină rotundă poate funcționa fără probleme și fără cusur. De exemplu, șinele de ghidare rotunde sunt mai îngăduitoare față de alinierea greșită, paralelismul slab și sarcinile de moment în majoritatea Mașini CNC și permit mai multe variații în șina h8 decât sistemele cu șine pătrate. Totuși, ele pot menține o dreptate de călătorie de 0.01 inchi. pentru 10 ft. De asemenea, elementul de rulare mic tinde să facă mișcarea șinei rotunde mai lină.

Pentru a obține această precizie, au nevoie de sprijin doar la capete, deși multe sunt sprijinite în mai multe puncte sau pe toată lungimea lor. Acest lucru permite șinelor să treacă peste goluri fără probleme și să treacă în siguranță de la un suport la altul. Atunci când sistemul cu șină rotundă necesită doar un ansamblu arbore-șină (un arbore, o șină sau un arbore și 2 blocuri susținute de capete cu 4 blocuri de pernă), costul pregătirii este mai mic decât șina pătrată. În general, instalarea șinei rotunde este relativ ușoară și ieftină. Și service și înlocuire favorizează șina rotundă.

Șine de ghidare pătrate (Șine de ghidare cu profil)

Șinele de ghidare pătrate au fost proiectate inițial pentru industria instrumentelor de frezat CNC. Au înlocuit cărucioarele și căile integrate, care sunt zone integrante ale patului routerului CNC. Cu toate acestea, unele cărucioare și căi tradiționale oferă încă o precizie ridicată în anumite situații.

Șinele de ghidare pătrate sunt mai rigide și mai rigide, dar au nevoie de sprijin drept, continuu, cu cerințe stricte de planeitate și paralelism; nu pot acoperi golurile pe care le poate face o șină rotundă. Cu toate acestea, deoarece producătorii de routere CNC sunt obișnuiți cu pregătirea de precizie a patului, aceasta nu este o problemă.

Principalul avantaj al șinelor de ghidare pătrate este precizia lor mare de poziționare, utilă în special la frezare și șlefuire. Acestea țin de la 0.0002 la 0.001 inchi pe o lungime de 10 ft, comparativ cu 0.01 inchi pentru șinele de ghidare rotunde. De asemenea, se ocupă de această precizie pentru o încărcare de moment; un singur cărucior și o singură șină sunt mai potrivite pentru aceasta decât o șină rotundă. Și deoarece șina pătrată suportă sarcini mai mari cu o precizie ridicată, majoritatea utilizatorilor tolerează ceva mai puțin netezime decât oferă șinele de ghidare rotunde.

Deși o unitate de șină cu un singur profil poate suporta o sarcină momentană, nu este întotdeauna recomandată. Trebuie folosite 2 sau mai multe unități pentru a echilibra sarcina sau pentru a distribui greutatea. Cu toate acestea, o șină pătrată se poate potrivi acolo unde ar fi necesare 2 șine de ghidare rotunde. Șinele profilate sunt, de asemenea, mai ușor de utilizat, deoarece au nevoie de una sau două părți pentru un sistem complet, șina și căruciorul, în timp ce șina rotundă mai cuprinde câteva părți.

Șinele de ghidare pătrate au o capacitate de viață mai mare, definită ca cantitatea de sarcină la care unitatea supraviețuiește călătorind pe o anumită distanță. De exemplu, o capacitate de 20,000 N se bazează pe o evaluare de 100 km. Iar uzura este minimă deoarece șina nu alunecă, ci are contact de rulare. Durata de viață a șinei pătrate depinde în primul rând de tipul de mediu în care se află, de lubrifierea adecvată și de întreținere. Cu toate celelalte fiind egale, șinele de ghidare rotunde sunt puțin mai tolerante, deoarece nu sunt un pachet la fel de strâns și nu sunt la fel de sensibile la variații ușoare. O șină pătrată este mai sensibilă la reziduuri și impact, deși are o capacitate și rezistență mai mare la impacturi care nu afectează elementul de rulare.

Având în vedere aspectul de uzură, șina rotundă are și capacități naturale de eliminare a resturilor. Sinele pătrate sunt ascunse de accesul direct, dar nu aruncă neapărat resturi. Cu o forță de antrenare fluidă aplicată pe șină, o șină rotundă funcționează mai bine decât o șină pătrată, deoarece șina pătrată ar putea trage în sus pe unele dintre zonele de cursă, în timp ce șina rotundă are mai puține tendințe de tragere.

Selectați un tip de șină de utilizat înainte de a începe aspectul componentelor routerului CNC. Dispozitivele de fixare sunt radical diferite între șinele de ghidare rotunde și pătrate, iar zona în care trebuie lucrat variază, la fel ca și capacitatea de încărcare pentru dimensiunea fizică. Dacă nu funcționează mai târziu, schimbarea de la o marcă de șină pătrată la alta este mai ușoară decât schimbarea de la o șină pătrată la una rotundă. Toți producătorii respectă standarde care permit un anumit grad de interschimbabilitate în cadrul unui tip.

Eficiența poate fi abordată din 2 unghiuri. Unul se ocupă de coeficientul de frecare de rezistență; mai puțină frecare înseamnă energie de intrare mai mică. Dragul șină rotundă este puțin mai scăzută și acțiunea sa este mai lină decât o șină de profil. Dar cei care folosesc șine de ghidare Square oferă în mod regulat suficientă putere pentru a conduce șinele suficient de bine. Unii consideră, de asemenea, eficiența din punctul de vedere al anvelopei sau dimensiunii generale. Șina cu profil mai mic oferă un pachet mai mic pentru sarcini mai mari.

Încărcarea de șoc, ca și în cazul unei sarcini de impact instantanee, afectează toți rulmenții. Șinele de ghidare pătrate pot suporta o sarcină mai grea decât o unitate mică, astfel încât șocul este mai mult o forță de impact. Dar, în toate cazurile, șina este scalată la capacitatea sarcinii normale, nu la o sarcină de șoc. Nu există nicio diferență semnificativă, cu excepția faptului că la mașinile grele un șoc este mai dăunător doar din cauza masei pure.

Șinele de ghidare pătrate vin cu unele reduceri critice de mediu, care se găsesc de obicei în manualul producătorului sau ghidul de proiectare. Din păcate, designerii nu iau în considerare factorii de derating suficient de frecvent în fazele de proiectare inițiale, fie pentru șinele de ghidare rotunde, fie pătrate. De exemplu, evaluarea standard a ciclului de lucru în SUA este de 2 milioane de inchi sau 50 de km și 100 de km sau 4 milioane de inchi pentru piața europeană. Adesea, standardele recomandă ca un sistem de șine să nu fie utilizat peste 25 sau 50% a capacitatii nominale.

Este în catalog

Majoritatea cataloagelor pentru ghidaje liniare cu role și bile conțin informații despre aplicații și inginerie pentru dimensionare și instalare. Acești parametri sunt necesari pentru determinarea sarcinii dinamice și a cotelor de moment și a capacităților statice de sarcină și moment, care includ înclinare, rostogolire și rotire. Cataloagele includ, de asemenea, grafice și ecuații pentru determinarea duratei de viață a rulmentului din valoarea nominală a sarcinii dinamice și parametrii aplicați de intrare a sarcinii dinamice. Fiecare ghidaj liniar cu role sau rulment cu bile are specificații unice pentru viteză, accelerație, toleranțe, preîncărcare și interval de temperatură.

Parametrul cel mai critic pentru ghidajele de profil este paralelismul de rulare, care este în intervalul de mai mulți micrometri. Dacă nu sunt urmăriți îndeaproape, rulmenții se leagă sau se uzează prematur. Pentru a preveni astfel de probleme, ghidurile de instalare acoperă cu atenție subiectul pregătirii suprafeței de montare, toleranțelor de montare și paralelismului șinelor. Datele de instalare includ, de asemenea, decalajul vertical al șinei, decalajul vertical și lateral al căruciorului, toleranțele găurilor de montare, cuplul șuruburilor și îmbinările cap la cap.

Rulmenții cu bile liniare rotunde necesită aceleași considerații ca șinele profilate, plus câteva. Graficele polare ilustrează capacitatea dinamică de încărcare, iar graficele arată durata de viață a sarcinii. Coeficientul scăzut de frecare de 0.001 și specificațiile de auto-aliniere date șinelor de ghidare rotunde elimină necesitatea factorilor de derating atribuiți în mod obișnuit șinelor profilate.

Aplicatii

În timp ce șinele de ghidare liniare pătrate costă odinioară de multe ori mai mult decât tehnologia rotundă din cauza cerințelor extinse de șlefuire inerente designului, noile tehnici de fabricație și economiile de scară au încurajat inginerii să folosească șinele de ghidare pătrate într-un spațiu de aplicare mai larg. Șinele de ghidare liniare pătrate pot fi găsite acum în multe dintre aceleași aplicații care odată erau susținute doar de șine de ghidare rotunde.

Majoritatea aplicațiilor pot folosi șine de ghidare rotunde sau pătrate. Dar unele șine sunt înlocuite cu celălalt tip pentru că prima nu funcționează. Așa a fost cazul unui pat de spital-pacient unde proiectantul a început cu o șină pătrată pentru mișcarea axială. Dar adunarea ar lega; nu se putea mișca liber decât dacă șuruburile de montare au fost slăbite pentru a permite o mișcare de răsucire. Cadrul patului pur și simplu nu era suficient de rigid. Sina pătrată a trebuit înlocuită cu șina rotundă cu auto-aliniere.

O altă aplicație care suferea de o problemă similară a fost o șină pătrată montată pe o bază din tablă într-un automat. Șina nu a funcționat deoarece suportul din tablă nu era suficient de rigid. Uneori, designerii repetă greșeli atunci când privesc aceeași problemă într-o lumină diferită. Un inginer familiarizat cu șinele de ghidare rotunde poate avea tendința de a rămâne cu ele, indiferent de nevoile aplicației pentru o precizie mai mare. Dar majoritatea aplicațiilor nu au nevoie de precizia șinei pătrate. Ar trebui să se uite la costul întregului sistem, nu doar la costul componentelor. Și asta înseamnă încorporarea cerințelor pentru toate perifericele și problemele extinse.

Graficul sarcină/durată de viață al șinei rotunde indică sarcina limită pentru un rulment dat cu bile. Introduceți diagrama cu sarcina maximă a rulmentului cel mai puternic încărcat și durata de viață necesară și găsiți unde se intersectează cele 2 linii. Zona prin sau deasupra și din dreapta intersecției indică lagărele cele mai potrivite.

Orientarea rulmentului sau direcția sarcinii aplicate determină capacitatea de încărcare dinamică a unui rulment cu bile. Factorul de corecție se găsește din direcția sarcinii aplicate în raport cu orientarea pistelor cu bile de rulment prezentate în graficul polar. Pentru a determina capacitatea de încărcare, înmulțiți factorul de corecție K cu capacitatea de încărcare dinamică a unității specifice.

Șinele de ghidare pătrate pot depăși șinele de ghidare rotunde în circumstanțe specifice care necesită rigiditate mai mare și mai multă compactitate în ceea ce privește capacitatea de încărcare în raport cu dimensiunea. În general, șinele de ghidare profil oferă o capacitate de încărcare, precizie și rigiditate mai mare și o durată de viață mai mare.

Șinele de ghidare pătrate trebuie să aibă suprafețe extrem de paralele pentru a preveni legarea și uzura excesivă. Ele tind să ia forma suprafeței de montare, făcând necesară respectarea strictă a specificațiilor de paralelism.

Șine de ghidare rotunde VS șine de ghidare pătrate dintr-o privire